La imagen de un átomo, con electrones pululando alrededor de un núcleo central lleno de protones y neutrones, es tan icónica en nuestra percepción de la ciencia como la hélice del ADN o los anillos de Saturno. Pero por mucho que rasquemos la superficie de estos fundamentos científicos, podemos profundizar aún más, enfocar más el microscopio y descubrir aún más fuerzas que gobiernan nuestro mundo.
En su nuevo libro «CHARGE: ¿Por qué gobierna la gravedad?«, el físico teórico Frank Close explora las fuerzas fundamentales que gobiernan nuestro mundo, planteando preguntas a lo largo del camino que buscan explicar cómo el delicado equilibrio de cargas positivas y negativas allanó el camino para que la gravedad le diera forma a nuestro universo.
En este aparte explica cómo se descubrió el magnetismo, la fuerza fundamental más tangible, de dónde viene y cómo obtuvo su nombre.
La fuerza dentro
El magnetismo es una manifestación de la electricidad y viceversa. La electricidad y el magnetismo quedaron grabados en nuestro entorno desde el principio. Hace cinco mil millones de años, cuando la Tierra recién nacida era un plasma caliente de corrientes eléctricas arremolinadas, estos flujos crearon campos magnéticos. A medida que el magma se enfrió para formar lo que hoy es la corteza exterior sólida del mundo, magnetismo Estaba encerrado en minerales que contenían hierro, como la magnetita.
Hoy el El núcleo líquido de la Tierra Sigue siendo un frenesí terpsicoreano de corrientes eléctricas, que generan un campo magnético. Esto se extiende a la atmósfera y mucho más allá, invisible para nuestros sentidos normales. Pero al propagarse desde su origen en el núcleo fundido hasta los cielos, primero impregna la corteza terrestre. Aquí es donde deja una huella tangible, evidencia de que existe una fuerza más poderosa que la gravedad actuando dentro de la Tierra cuya influencia se extiende muy lejos.
Ya en el Precámbrico temprano, hace cuatro mil millones de años, cuando la superficie se enfrió, los elementos atómicos se acumularon en los estratos. El más estable de ellos, el hierro, es hoy uno de los elementos más abundantes en la corteza. Rocas ígneas formadas a partir de lava volcánica. Estas rocas tienen la propiedad de que, en presencia de un campo magnético, sus átomos de hierro actúan como soldados en desfile mientras ellos mismos se vuelven magnéticos. Esto se aprovecha en manifestaciones populares en las que se puede hacer visible el campo magnético de una barra magnética.
Primero se esparcen pequeñas limaduras de hierro sobre la superficie de una mesa y luego se coloca cuidadosamente un imán entre ellas. Su campo magnético induce magnetismo en las limaduras de hierro, convirtiéndolas en miles de imanes en miniatura. Cada uno de ellos se orienta debidamente en el campo magnético, revelando cómo la dirección de la fuerza magnética varía de un lugar a otro.
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La barra magnética es un modelo simple que ilustra lo que sucede en la propia Tierra magnética. Los polos magnéticos norte y sur de la Tierra. son análogos a los de la barra magnética, el campo magnético de nuestro planeta se extiende hasta el espacio. No hay limaduras de hierro en el espacio, pero hay grandes cantidades de minerales de hierro en las colinas, acantilados y montañas de la Tierra. En algunos lugares, por casualidad, estos cúmulos magnéticos son bastante extensos, como en la isla de Elba y el monte Ida en Asia Menor, donde grandes afloramientos conservan la huella magnética en rocas conocidas históricamente como imán, ahora denominadas magnetita.
Hay leyendas que cuentan que hace miles de años, en la antigua Grecia, un pastor que llevaba zapatos de cuero sujetos con clavos de hierro tropezó, literalmente, con magnetita cuando el poderoso magnetismo se apoderó de los clavos de su calzado. Independientemente de si un pastor llamado Magnes descubrió o no la roca del mismo nombre, y de ser así, si fue en Magnesia, al norte de Atenas, o en el Monte Ida en Asia Menor, o incluso en otro Monte Ida en Creta, es muy probable que tales experiencias, si menos dramático que en la historia, habría sucedido en varias ocasiones.
Ciertamente, el poder del magnetismo habría sido evidente desde la Edad del Hierro. El rayo es un destello de corriente eléctrica que genera intensos campos magnéticos y magnetiza las rocas ferrosas. La fundición para recuperar el metal de hierro puro de estas fuentes habría revelado su atracción magnética. Así pues, el fenómeno probablemente se conoce desde hace unos 3.000 años. Al igual que el descubrimiento del fuego, el del magnetismo probablemente surgió en varios lugares de forma independiente, todos inspirados en la magnetización natural del hierro en las rocas.
Porque las rocas magnéticas son omnipresentes. En el siglo XVI, los viajeros registraron los mejores ejemplos, procedentes del este de la India y de la costa china: «Muy masivos y pesados, [the stone] arrastrará o levantará el peso justo de sí mismo en hierro o acero» [Robert Norman, The Newe Attractive, 1581]. A medida que el conocimiento del fenómeno se extendió del mito griego al latín y luego al inglés, los nombres se transformaron en «Magnes rock» o «imán».
© [Oxford University Press]
Extracto de CHARGE: ¿Por qué manda la gravedad? por Frank Close, publicado por Oxford University Press, disponible en formatos de tapa dura y libro electrónico
